專利名稱：可實現(xiàn)雙向計量的智能電表的總電量累加方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種累加方法，具體涉及可實現(xiàn)雙向計量的智能電表的總電量累加方法。
背景技術(shù)：
專用電能計量芯片通常能夠?qū)崟r判斷潮流方向，其對應(yīng)寄存器中計量值的符號也隨之發(fā)生變化。具體地說，如果指定有功功率的參考方向為電網(wǎng)流向用戶，則當(dāng)有功功率的方向與參考方向相反時為負(fù)功率，表示用戶向電網(wǎng)回送電能，對應(yīng)寄存器中的計量值為負(fù)數(shù)；當(dāng)有功功率的方向與參考方向一致時為正功率，表示用戶從電網(wǎng)汲取電能，對應(yīng)寄存器中的計量值為正數(shù)。電量在專用電能計量芯片中的計量過程分成兩個階段。第一階段由集成在芯片中的DSP完成，它對功率做有符號的積分運(yùn)算并將結(jié)果暫存在一個內(nèi)部寄存器中。當(dāng)積分結(jié)果達(dá)到用戶設(shè)定的閾值時，DSP在輸出一個脈沖的同時，用內(nèi)部寄存器中存儲的積分結(jié)果減去閾值；第二階段計數(shù)DSP輸出的脈沖個數(shù)，并將計數(shù)值暫存在累加寄存器中。當(dāng)MCU讀取計數(shù)值時，該計數(shù)值將從累加寄存器轉(zhuǎn)存到能量寄存器中，能量寄存器或者清零，或者保留原計數(shù)值。DSP輸出的脈沖分頻后得到電表的能量脈沖，分頻倍數(shù)取決于電表常數(shù)。目前使用的電子式電能表幾乎都采用計數(shù)能量脈沖，通過指示燈顯示的脈沖個數(shù)來計算用戶的用電量。例如，某電子式電能表的常數(shù)是^OOimp/kW·!!，當(dāng)脈沖個數(shù)累加(通常通過MCU中的定時器實現(xiàn))到400個時，用戶就消耗了 0. IkW 的電量。這種簡單的電量累加方法存在下述諸多缺點(diǎn)(1)電磁干擾可能導(dǎo)致脈沖個數(shù)的增加或減少，從而造成計量誤差；(2)設(shè)計者通常指定一個計數(shù)閾值，譬如上文的400。當(dāng)計數(shù)器計到這個數(shù)值時， 才會將計數(shù)值清零并將該部分電量累加到總電量中；若要隨機(jī)讀取當(dāng)前的計數(shù)值，則可能會產(chǎn)生士 1個脈沖的計數(shù)誤差。如果當(dāng)前的計數(shù)值不是400，則會帶來較大的計算誤差。譬如，若當(dāng)前的計數(shù)值為13，則13/4000 = 0. 00325kff *h，軟件很可能將小數(shù)點(diǎn)后的325截掉，因此丟掉了這部分電量。(3)若專用電能計量芯片的計量原理是對功率，而不是功率的絕對值積分，大的閾值(在電能計量芯片的相關(guān)寄存器中設(shè)置，當(dāng)積分值達(dá)到此閾值時，電能計量芯片中的DSP 輸出一個脈沖)會帶來大的雙向計量誤差。目前，大多數(shù)的MCU芯片只支持整數(shù)運(yùn)算，如果要在這些MCU上進(jìn)行小數(shù)運(yùn)算，定點(diǎn)小數(shù)運(yùn)算應(yīng)該是最佳選擇。雖然用浮點(diǎn)MCU來做應(yīng)該容易的多，但低成本也是非常重要的，定點(diǎn)機(jī)器比相應(yīng)的浮點(diǎn)機(jī)器要便宜，而且速度更快。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種能完成雙向總電量累加的算法。
本發(fā)明提供的可實現(xiàn)雙向計量的智能電表的總電量累加方法，其改進(jìn)之處在于 所述方法包括累加正反向總電量和累加各費(fèi)率的正反向總電量；使用“讀復(fù)位”模式的能量寄存器。本發(fā)明提供的第一優(yōu)選方案的累加方法，其改進(jìn)之處在于所述累加正反向總電量包括下述步驟a)軟件判斷MCU從能量寄存器中讀取的計數(shù)值Reader的符號；b)將a)的計數(shù)值除以C，整數(shù)商存放在ht中，余數(shù)存放在Dec中；c)將b)中的整數(shù)和余數(shù)分別與存儲器中的原有數(shù)據(jù)做正反向總電量的累加。本發(fā)明提供的第二優(yōu)選方案的累加方法，其改進(jìn)之處在于所述累加各費(fèi)率正反向總電量的步驟為1)軟件判斷Reader的符號和某費(fèi)率的總電量TAEnergy的符號；2)根據(jù)Reader和TAEnergy的符號，確定情況類型，將Reader累加到相應(yīng)費(fèi)率的總電量上。本發(fā)明提供的第三優(yōu)選方案的累加方法，其改進(jìn)之處在于所述寄存器中的數(shù)據(jù)為二進(jìn)制補(bǔ)碼形式，負(fù)數(shù)則需要將其變換成原碼形式，并屏蔽符號位。本發(fā)明提供的第四優(yōu)選方案的累加方法，其改進(jìn)之處在于由電能計量芯片中閾值寄存器中數(shù)據(jù)確定所述C值。本發(fā)明提供的第五優(yōu)選方案的累加方法，其改進(jìn)之處在于所述Reader為正數(shù)， 將其累加到正向總電量上；整數(shù)商和正向總電量的整數(shù)部分PEInt相加；余數(shù)和正向總電量的小數(shù)部分PEDec相加；PEDec ^ C，向整數(shù)進(jìn)位，并將PEDec-C所得數(shù)據(jù)作為下一次累加的小數(shù)部分。本發(fā)明提供的第六優(yōu)選方案的累加方法，其改進(jìn)之處在于所述情況類型包括所述Reader為負(fù)數(shù)，所述TAEnergy為負(fù)數(shù)；所述Reader為正數(shù)，所述TAEnergy為正數(shù)；所述Reader為正數(shù)，所述TAEnergy為負(fù)數(shù)；所述Reader為負(fù)數(shù)，所述TAEnergy為正數(shù)。本發(fā)明提供的第七優(yōu)選方案的累加方法，其改進(jìn)之處在于①所述Reader為負(fù)數(shù)，所述TAEnergy為負(fù)數(shù)，將Reader取反碼并加+1，屏蔽 TAEInt與Int的符號位，將TAEht和Int相加后存入TAEht，同時符號位置1 ；余數(shù)TAEDec 和Dec相加后存入TAEDec ；存入新數(shù)據(jù)的TAEDec ^ C，向整數(shù)部分進(jìn)位，并將TAEDec-C存入TAEDec，作為下一次累加的小數(shù)部分；②所述Reader為正數(shù)，所述TAEnergy為正數(shù)，將TAEInt與Int直接相加后存入 TAEInt, TAEDec與Dec直接相加后存入TAEDec ；存入新數(shù)據(jù)的TAEDec彡C，向整數(shù)部分進(jìn)位，并將TAEDec-C存入TAEDec作為下一次累加的小數(shù)部分；③所述Reader為正數(shù)，所述TAEnergy為負(fù)數(shù)，屏蔽TAEnergy的整數(shù)部分TAEInt 的符號位，將TAEInt減去ht的值存入TAEht，TAEInt彡ht，給新存入的TAEInt加上負(fù)號；將TAEDec減去Dec的值存入TAEDec，TAEDec < Dec, TAEDec向整數(shù)部分借位，并將 TAEDe+C減去Dec的值存入TAEDec中；整數(shù)部分為零，用Dec減去TAEDec后存入TAEDec， 并將TAEInt的符號位清零，表示總電量為正數(shù)；TAEDec彡Dec時，將TAEDec減去Dec后存Λ TAEDec ；④所述Reader為負(fù)數(shù)，所述TAEnergy為正數(shù)，將Reader取反碼后加1，同時屏蔽其符號位；TAEht彡Int,將TAEInt減去ht的值存入TAEht，表示總電量是正數(shù)； 將TAEDec減去Dec，TAEDec < Dec時，TAEDec向整數(shù)借位，用TAEDec+C減去Dec后存入 TAEDec ；整數(shù)部分為零，用Dec減去TAEDec后存入TAEDec，并將TAEInt的符號位置1，表示總電量是負(fù)數(shù)；TAEDec彡Dec時，將TAEDec減去Dec的結(jié)果存入TAEDec。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為上述兩種算法只用到整數(shù)運(yùn)算，卻可以保證數(shù)字的準(zhǔn)確和電量的精確累加，大部分的數(shù)據(jù)處理只用加法或減法就能完成。將它們應(yīng)用在定點(diǎn)MCU中，不僅可降低計量裝置的成本，而且運(yùn)算速度更快；與采用計數(shù)能量脈沖個數(shù)計算用電量的方法不同，它們不會因算法的隨機(jī)執(zhí)行而帶來任何的讀數(shù)和計算誤差；校表更加快速和精確。測試人員隨時可以讀取電能表計量的總電量并與標(biāo)準(zhǔn)電量比較，計算出計量誤差；依據(jù)電力公司的要求，即可以分別累加正向和反向總電量，也可計算出組合總電量。


圖1本發(fā)明提供的流程2本發(fā)明提供的正反向總電量累加的流程3本發(fā)明提供的各費(fèi)率正反向總電量累加的第③種情況的流程圖
具體實施例方式本方法要求能量寄存器必須配置成“讀復(fù)位”模式，即MCU讀取計數(shù)值后能量寄存器清零。這種模式使電量計數(shù)值從MCU讀取的時刻起，再次從零開始計數(shù)，確保了正確的雙向計量值。(1)正反向總電量的累加如附圖2，首先判斷MCU從能量寄存器中讀取的計數(shù)值Reader的符號。寄存器中的數(shù)據(jù)通常都是二進(jìn)制補(bǔ)碼形式，負(fù)數(shù)則需要將其變換成原碼形式，并屏蔽符號位。其次，將計數(shù)值除以C，整數(shù)商存放在ht中，余數(shù)存放在Dec中。若Reader為正數(shù)，則將其累加到正向總電量上。累加時，整數(shù)商和正向總電量的整數(shù)部分PEInt相加后再存入PEht，余數(shù)和正向總電量的小數(shù)部分PEDec相加后再存入 PEDec (PEInt表示正向總電量的整數(shù)部分，PEDec表示正向總電量的小數(shù)部分)。當(dāng)存儲后的PEDec彡C時，則需要進(jìn)位。例如，當(dāng)C= IO6時，PEDec是以IO6為進(jìn)制向正向總電量的整數(shù)部分進(jìn)位的。若Reader為負(fù)數(shù)，反向總電量的累加方法與正向相同，只是在顯示時需要加負(fù)號 (NEInt表示反向總電量的整數(shù)部分，NEDec表示反向總電量的小數(shù)部分)。值得一提的是，總電量的整數(shù)部分可以直接顯示，因為其單位就是kW · h。總電量的小數(shù)部分在顯示時要除以C，再取要求的位數(shù)。如上面提到的C= 106，若總電量的小數(shù)部分是251044，在要求2位小數(shù)時的顯示結(jié)果為.25kW · h。(2)各費(fèi)率正反向總電量的累加各費(fèi)率正反向總電量的累加比(1)要略微復(fù)雜些，總電量的累加被分成了四種情況①Reader為負(fù)數(shù)，某費(fèi)率的總電量TAEnergy為負(fù)數(shù)，其中TAEht的符號表示已有某費(fèi)率總電量的整數(shù)部分，TAEDec表示已有某費(fèi)率總電量的余數(shù)部分；②Reader為負(fù)數(shù)， TAEnergy為正數(shù)；③Reader為正數(shù)，TAEnergy為負(fù)數(shù)；④Reader為正數(shù)，TAEnergy為正數(shù)。對Reader的處理與(1)相同，得到Reader的整數(shù)和小數(shù)部分。通過判斷Reader 和TAEnergy的符號，確定當(dāng)前的累加操作屬于上述四種情況中的哪一種。需要說明的是，在執(zhí)行這個累加算法前，需要判斷當(dāng)前時段采用的是哪種費(fèi)率，然后才能將Reader累加到相應(yīng)費(fèi)率的總電量上。在顯示時的處理也與(1)相同。①Reader為負(fù)數(shù)，某費(fèi)率總電量TAEnergy為負(fù)數(shù)，將Reader取反碼并加+1，屏蔽 TAEInt與Int的符號位，將TAEht和Int相加后存入TAEht，同時符號位置1 ；余數(shù)TAEDec 和Dec相加后存入TAEDec ；若TAEDec彡C，則向整數(shù)部分進(jìn)位，并將TAEDec-C存入TAEDec， 即作為下一次累加的小數(shù)部分；②Reader為正數(shù)，TAEnergy為正數(shù)，將TAEInt與Int直接相加后存入TAEht， TAEDee與Dec直接相加后存入TAEDec，若TAEDec彡C，則向整數(shù)部分進(jìn)位，并將TAEDec-C 存入TAEDec作為下一次累加的小數(shù)部分；③Reader為正數(shù)，TAEnergy為負(fù)數(shù)，屏蔽TAEnergy的整數(shù)部分TAEInt的符號位。 比較Int和TAEInt的大小，TAEht彡Int時，將TAEInt減去ht的值存入TAEht，給新存入的TAEInt加上負(fù)號；比較TAEDec與Dec的大小，TAEDec < Dec時，TAEDec需要向整數(shù)部分借位，并將TAEDe+C減去Dec的值存入TAEDec中；若整數(shù)部分為零不能借位時，則用Dec 減去TAEDec后存入TAEDec，并將TAEInt的符號位清零，表示總電量為正數(shù)。TAEDec彡Dec 時，將TAEDec減去Dec后存入TAEDec。TAEInt < Int 時，將 Int 減去 TAEht 的結(jié)果存入 TAEht ；比較 TAEDec 與 Dec 的大小，TAEDec < Dec時，將Dec減去TAEDec后存入TAEDec。TAEDec ^ Dec時，則需要向整數(shù)部分借位，將C-TAEDec+Dec的計算結(jié)果存入TAEDec。④Reader為負(fù)數(shù)，TAEnergy為正數(shù)，將Reader取反碼后加1，同時屏蔽其符號位；比較Int和TAEInt的大小，TAEInt彡ht時，將TAEInt減去ht的結(jié)果存入 TAEht，表示總電量是正數(shù)；比較TAEDec與Dec的大小，TAEDec < Dec時，TAEDec需要向整數(shù)借位，用TAEDec+C減去Dec后存入TAEDec。若整數(shù)部分為零不能借位時，則用Dec減去 TAEDec后存入TAEDec，并將TAEInt的符號位置1，表示總電量是負(fù)數(shù)；TAEDec彡Dec時，將 TAEDec減去Dec的結(jié)果存入TAEDec。TAEInt < ht時，將Int減去TAEht的結(jié)果存入TAEht，將新存入的TAEht的符號位置1，表示總電量是負(fù)數(shù)；比較TAEDec與Dec的大小，TAEDec < Dec時，用Dec減去 TAEDec后將結(jié)果存入TAEDec。TAEDec彡Dec時，則需向整數(shù)部分借位，將C-TAEDec+Dec的計算結(jié)果存入TAEDec。
權(quán)利要求
1.可實現(xiàn)雙向計量的智能電表的總電量累加方法，其特征在于所述方法包括累加正反向總電量和累加各費(fèi)率的正反向總電量；使用“讀復(fù)位”模式的能量寄存器。
2.如權(quán)利要求1所述的累加方法，其特征在于所述累加正反向總電量包括下述步驟a)軟件判斷MCU從能量寄存器中讀取的計數(shù)值Reader的符號；b)將a)的計數(shù)值除以C，整數(shù)商存放在ht中，余數(shù)存放在Dec中；c)將b)中的整數(shù)和余數(shù)分別與存儲器中的原有數(shù)據(jù)做正反向總電量的累加。
3.如權(quán)利要求1所述的累加方法，其特征在于所述累加各費(fèi)率正反向總電量的步驟為1)軟件判斷Reader的符號和某費(fèi)率的總電量TAEnergy的符號；2)根據(jù)Reader和TAEnergy的符號，確定情況類型，將Reader累加到相應(yīng)費(fèi)率的總電量上。
4.如權(quán)利要求1所述的累加方法，其特征在于所述寄存器中的數(shù)據(jù)為二進(jìn)制補(bǔ)碼形式，負(fù)數(shù)則需要將其變換成原碼形式，并屏蔽符號位。
5.如權(quán)利要求2所述的累加方法，其特征在于由電能計量芯片中閾值寄存器中數(shù)據(jù)確定所述C值。
6.如權(quán)利要求2所述的累加方法，其特征在于所述Reader為正數(shù)，將其累加到正向總電量上；整數(shù)商和正向總電量的整數(shù)部分PEInt相加；余數(shù)和正向總電量的小數(shù)部分 PEDec相加；PEDec ^ C，向整數(shù)進(jìn)位，并將PEDec-C所得數(shù)據(jù)作為下一次累加的小數(shù)部分。
7.如權(quán)利要求3所述的累加方法，其特征在于所述情況類型包括 所述Reader為負(fù)數(shù)，所述TAEnergy為負(fù)數(shù)；所述Reader為正數(shù)，所述TAEnergy為正數(shù)； 所述Reader為正數(shù)，所述TAEnergy為負(fù)數(shù)； 所述Reader為負(fù)數(shù)，所述TAEnergy為正數(shù)。
8.如權(quán)利要求7所述的累加方法，其特征在于①所述Reader為負(fù)數(shù)，所述TAEnergy為負(fù)數(shù)，將Reader取反碼并加1，屏蔽TAEInt與 Int的符號位，將TAEht和Int相加后存入TAEht，同時符號位置1 ；余數(shù)TAEDec和Dec相加后存入TAEDec ；存入新數(shù)據(jù)的TAEDec彡C，向整數(shù)部分進(jìn)位，并將TAEDec-C存入TAEDec， 作為下一次累加的小數(shù)部分；②所述Reader為正數(shù)，所述TAEnergy為正數(shù)，將TAEInt與Int直接相加后存入 TAEInt, TAEDec與Dec直接相加后存入TAEDec ；存入新數(shù)據(jù)的TAEDec彡C，向整數(shù)部分進(jìn)位，并將TAEDec-C存入TAEDec作為下一次累加的小數(shù)部分；③所述Reader為正數(shù)，所述TAEnergy為負(fù)數(shù)，屏蔽TAEnergy的整數(shù)部分TAEInt的符號位，將TAEInt減去Int的值存入TAEht，TAEInt彡ht，給新存入的TAEInt加上負(fù)號；將 TAEDec減去Dec的值存入TAEDec，TAEDec < Dec, TAEDec向整數(shù)部分借位，并將TAEDe+C減去Dec的值存入TAEDec中；整數(shù)部分為零，用Dec減去TAEDec后存入TAEDec，并將TAEInt 的符號位清零，表示總電量為正數(shù)；TAEDec彡Dec時，將TAEDec減去Dec后存入TAEDec ；④所述Reader為負(fù)數(shù)，所述TAEnergy為正數(shù)，將Reader取反碼后加1，同時屏蔽其符號位；TAEht彡Int,將TAEInt減去ht的值存入TAEht，表示總電量是正數(shù)；將TAEDec 減去Dec，TAEDec < Dec時，TAEDec向整數(shù)借位，用TAEDec+C減去Dec后存入TAEDec ；整數(shù)部分為零，用Dec減去TAEDec后存入TAEDec，并將TAEht的符號位置1，表示總電量是負(fù)數(shù)；TAEDec彡Dec時，將TAEDec減去Dec的結(jié)果存入TAEDec。
全文摘要
本發(fā)明可實現(xiàn)具有雙向計量功能的智能電表的總電量累加方法，所述方法包括正反向總電量的累加和各費(fèi)率正反向總電量的累加，能量寄存器采用“讀復(fù)位”模式。上述兩種方法只用到整數(shù)運(yùn)算，卻可以保證數(shù)字的準(zhǔn)確和電量的精確累加，大部分的數(shù)據(jù)處理只用加法或減法就能完成。將它們應(yīng)用在定點(diǎn)MCU中，不僅可降低計量裝置的成本，而且運(yùn)算速度更快；測試人員隨時可以讀取電能表計量的總電量并與標(biāo)準(zhǔn)電量比較，計算出計量誤差。本發(fā)明依據(jù)電力公司的要求，即可以分別累加正向和反向總電量，也可計算出組合總電量。
文檔編號G01R11/57GK102200544SQ20101061572
公開日2011年9月28日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者孟珺遐 申請人:中國電力科學(xué)研究院